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1、沈阳理工大学自动控制系统课程设计指导书 1 前言前言 自动控制系统课程设计是自动化专业的重要课程设计之一； 是在学生完成自动控制系统理论学习后，对相关的各种类型系统所进 行的课程设计；是自动控制系统课程教学中的一个重要环节。通过课 程设计，学生将进一步掌握电力拖动自动控制系统理论和电力拖动自 动控制系统设计过程，对稳态参数计算以及电力拖动控制系统的工程 设计方法进行实践运用，并且加深对电力拖动自动控制系统结构的了 解。通过实验调试，不仅培养学生的实践动手能力、分析问题能力和 解决问题的独立工作能力，还可以培养学生勇于探索、善于改革、具 有创造性的开拓精神和严肃认真、实事求是的科学作风。 沈阳理
2、工大学自动控制系统课程设计指导书 2 目录目录 课程设计一课程设计一 转速单闭环直流调速系统设计与研究转速单闭环直流调速系统设计与研究 3 课程设计二课程设计二 转速电流双闭环直流调速系统设计与研究转速电流双闭环直流调速系统设计与研究 6 课程设计三课程设计三 直流脉宽调速系统设计与研究直流脉宽调速系统设计与研究 8 课程设计四课程设计四 逻辑无环流可逆直流调速系统设计与研究逻辑无环流可逆直流调速系统设计与研究 10 课程设计五课程设计五 数字控制双闭环直流调速系统设计与研究数字控制双闭环直流调速系统设计与研究 12 附录附录 课程设计论文写作要求课程设计论文写作要求 14 沈阳理工大学自动控
3、制系统课程设计指导书 3 课程设计一课程设计一 转速单闭环直流调速系统设计与研究转速单闭环直流调速系统设计与研究 一设计目的一设计目的 1 掌握晶闸管电动机系统的组成及其基本结构。 2 掌握晶闸管电动机系统的稳态设计方法。 3 掌握晶闸管电动机系统参数及各个环节测定方法。 4 掌握晶闸管电动机各种系统的稳态性能。 二设计已知参数二设计已知参数 1.拖动设备：直流电动机： WP N 185VU N 220AI N 1 . 1 。Nrnmin/1600 2.负载：直流发电机： WP N 100VU N 220AI N 5 . 0 。Nrnmin/1500 3.机组：转动惯量。 22 065 . 0
4、 NmGD 三设计指标三设计指标 1 D=4, 。%10s 2 稳态转速 n=1200r/min, 负载电流 0.8A。 四设计内容四设计内容 1 参数测试。测试设计所需参数。 2 主电路设计。设计主电路，选择参数。 3 反馈及保护电路设计。选择反馈参数，进行反馈电路、过流保护和过压保护电路设计。 4 调节器设计（比例调节器） 。设计调节器，并选择参数。 5 触发电路设计。采用数字集成电路进行触发电路设计。 6 调试。 （要求包括验证系统稳定性等） 沈阳理工大学自动控制系统课程设计指导书 4 7 验证并比较开环系统，有静差单闭环系统，无静差单闭环系统稳态性能。 五设计要求五设计要求 1 绘制转
5、速单闭环调速直流调速系统电路图。 2 提交设计报告（包括设计过程，参数计算，测试过程，调试结果） 。 六设计步骤六设计步骤 1 测试设计所需参数 （） 测定晶闸管直流调速系统主电路电阻 R （） 测定晶闸管直流调速系统主电路电感 L （） 测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数 TL （） 测定直流电动机电势常数 Ce 和转矩常数 CM （） 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数 TM （） 测定晶闸管触发及整流装置特性 Ud=f (Uc) 测试方法及过程见自动控制系统实验指导书实验一，实验二和实验三。 2 选择转速反馈参数 根据电机额定参数选择转速给定电压，决定反馈系数。 3 计算晶闸管触发
6、与放大电路的放大倍数 C d s U U K 4 根据稳态调速指标计算闭环系统的开环放大倍数 1 cl op n n K 5 计算调节器电压放大倍数 e sp p C KK K 6 选择调节器输入电阻和反馈电阻 七七. 调试调试 调试方法及过程见自动控制系统实验指导书实验三。 沈阳理工大学自动控制系统课程设计指导书 5 八进行开环系统，有静差单闭环系统，无静差单闭环系统八进行开环系统，有静差单闭环系统，无静差单闭环系统 稳态性能的比较稳态性能的比较 九绘制转速单闭环系统原理图九绘制转速单闭环系统原理图 十整理设计报告十整理设计报告 报告内容应包括： 1 参数测试过程及数据。 2 系统各个组成电
7、路设计过程。 3 稳态参数计算过程调试过程及数据和曲线。 4 结论。 沈阳理工大学自动控制系统课程设计指导书 6 课程设计二课程设计二 转速电流双闭环直流调速系统设计与研究转速电流双闭环直流调速系统设计与研究 一设计目的一设计目的 1 掌握转速电流双闭环直流调速系统的组成及其基本结构。 2 掌握晶闸管电动机系统主电路及控制电路的设计。 3 掌握直流调速直流调速系统的工程设计方法。 4 掌握转速电流直流调速双闭环系统的起动性能。 5 掌握转速电流直流调速双闭环系统的稳态性能。 二设计已知参数二设计已知参数 1.拖动设备：直流电动机： WP N 185VU N 220AI N 1 . 1 ，过载倍
8、数。Nrnmin/16005 . 1 负载：直流发电机： WP N 100VU N 220AI N 5 . 0 Nrnmin/1500 机组：转动惯量 22 065 . 0 NmGD 三设计指标三设计指标 1 D， 稳态时无静差。 2 稳态转速 n=1200r/min, 负载电流 0.8A。 3 电流超调量，空载起动到稳态转速时的转速超调量。%5 i %15 n 四设计内容四设计内容 1 主电路设计。设计主电路，并根据已知参数选择电路元件容量。 2 触发电路设计。利用数字集成电路进行触发电路的设计。 3 转速调节器设计。根据直流调速系统的工程设计方法进行转速调节器的设计 4 电流调节器设计。根
9、据直流调速系统的工程设计方法进行电流调节器的设计。 沈阳理工大学自动控制系统课程设计指导书 7 5 反馈及保护电路设计。根据要求设计反馈电路，选择反馈参数，并进行过流保护和过压保护 电路设计。 6 调试。 7 验证转速电流直流调速双闭环系统的起动性能是否和理论一致。 五设计要求五设计要求 1 绘制转速电流直流调速双闭环系统的电路图。 2 提交设计报告（设计过程，参数计算，测试过程，调试结果） 。 六设计步骤六设计步骤 1 设计主电路，并根据已知参数选择电路元件容量 （） 整流变压器额定参数计算 （） 整流器件的选择（主电路建议采用常用的三相桥式整流电路） （） 晶闸管的保护 （） 电抗器参数的
10、计算。 2 设计控制电路 触发电路设计、转速调节器和电流调节器设计。 3 电流反馈电路和转速反馈电路设计 4 过流、过压保护电路设计 七七. 调试调试 根据设计参数，研究突加转速给定时，电动机的起动的动态过程。调试方法及过程参见自动 控制系统实验指导书实验四。 八绘制转速电流双闭环直流调速系统原理图八绘制转速电流双闭环直流调速系统原理图 九整理设计报告九整理设计报告 报告内容应包括： 1 主电路、控制电路、反馈电路和保护电路的设计过程。 2 调试过程及数据和曲线。 沈阳理工大学自动控制系统课程设计指导书 8 课程设计三课程设计三 直流脉宽调速系统设计与研究直流脉宽调速系统设计与研究 一设计目的
11、一设计目的 1 掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。 2 熟悉直流 PWM 专用集成电路 SG3525、SG3524 等的组成、功能与工作原理。 3 掌握 H 型 PWM 变换器的双极式控制方式的原理与特点。 4 掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。 二设计已知参数二设计已知参数 同课程设计二。 三设计指标三设计指标 1 D，稳态时无静差。 2 稳态转速 n=1500r/min, 负载电流 0.8A。 3 电流超调量，空载起动到稳态转速时的转速超调量。%5 i %15 n 四设计内容四设计内容 1 主电路设计。设计主电路，并根据已知参数
12、选择电路元件容量。 2 直流脉宽控制电路设计。利用数字集成电路设计直流脉宽控制电路。 3 转速调节器设计。根据直流调速系统的工程设计方法进行转速调节器的设计。 4 电流调节器设计。根据直流调速系统的工程设计方法进行电流调节器的设计 5 反馈及保护电路设计。根据要求设计反馈电路，选择反馈参数，并进行过流保护和过压保护 电路设计。 6 调试。 7 比较脉宽直流调速系统于晶闸管电动机直流调速系统的性能。 沈阳理工大学自动控制系统课程设计指导书 9 五设计要求五设计要求 1 绘制脉宽直流调速双闭环系统的电路图。 2 提交设计报告（设计过程，参数计算，测试过程，调试结果） 。 六设计步骤六设计步骤 1
13、设计主电路，并根据已知参数选择电路元件容量。 2 设计直流脉宽控制电路（建议采用 SG3525、SG3524 等数字集成电路） 。 3 转速调节器和电流调节器设计。 4 过流保护、过压保护电路设计。 七七. 调试调试 根据设计参数，研究突加转速给定时，电动机起动的动态过程。调试方法及过程参见电力 拖动自动控制系统实验指导书实验六。 八绘制直流脉宽调速系统原理图八绘制直流脉宽调速系统原理图 九整理设计报告九整理设计报告 报告内容应包括： 1 主电路、控制电路的设计过程。 2 调试过程及数据和曲线。 3 比较脉宽直流调速系统于晶闸管电动机直流调速系统的性能。 4 结论。 沈阳理工大学自动控制系统课
14、程设计指导书 10 课程设计四课程设计四 逻辑无环流可逆直流调速系统设计与研究逻辑无环流可逆直流调速系统设计与研究 一设计目的一设计目的 1 掌握逻辑无环流可逆直流调速系统的组成及其基本结构。 2 掌握逻辑无环流控制器电路的设计。 3 掌握逻辑无环流可逆直流调速系统制动性能。 二设计已知参数二设计已知参数 同课程设计二。 三设计指标三设计指标 同课程设计二。 四设计内容四设计内容 1 主电路设计。设计主电路，选择主电路参数。 2 触发电路设计。利用数字集成电路进行触发器设计。 3 逻辑无环流控制器设计。 4 转速调节器设计。根据直流调速系统的工程设计方法进行转速调节器的设计 5 电流调节器设计
15、。根据直流调速系统的工程设计方法进行电流调节器的设计。 6 反馈及保护电路设计。设计反馈电路，选择反馈系数，进行过压保护和过流保护电路设计。 7 调试。 8 研究逻辑无环流可逆直流调速系统的制动性能。 五设计要求五设计要求 1 绘制逻辑无环流可逆直流调速系统系统的电路图。 2 提交设计报告（设计过程，测试过程，调试结果） 。 沈阳理工大学自动控制系统课程设计指导书 11 六设计步骤六设计步骤 1 设计主电路。 2 设计逻辑无环流控制器控制电路。 3 转速调节器、电流调节器的设计 七七. 调试调试 根据设计参数，研究突加转速反向给定时，电动机制动的动态过程。调试方法及过程参见自 动控制系统实验指导书实验五。 八绘制逻辑无环流可逆调速系统原理图八绘制逻辑无环流可逆调速系统原理图 九整理设计报告九整理设计报告 报告内容应包括： 1 系统组成电路的设计过程。 2 调试过程及数据和曲线。 3 结论。 参考文献：参考文献： 1 陈伯时.电力拖动自动控制系统M.北京：机械工业出版社, 2004. 2 王兆安.电力电子技术M. 北京：机械工业出版社,2000. 3 黄俊.半导体变流技术M . 北京：机械工
